专利名称：电流补偿扼流圈和用于制造电流补偿扼流圈的方法
电流补偿扼流圈和用于制造电流补偿扼流圈的方法
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由出版文献DE 102004008961 B4公知一种电流补偿扼流圈(Drossel)。
发明内容
任务是给出一种具有高电流承载能力的电流补偿扼流圈。该任务通过根据权利要求1所述的电流补偿扼流圈来解决。此外，给出了一种根据权利要求9所述的用于制造电流补偿扼流圈的方法。电流补偿扼流圈和用于制造电流补偿扼流圈的方法的有利扩展方案是从属权利要求的主题。给出了一种电流补偿扼流圈，所述电流补偿扼流圈具有一体式的环形封闭的铁氧体磁芯。该铁氧体磁芯具有至少两个绕线(Drahtwickel)，所述绕线分别包括竖着缠绕的扁丝。这些绕线无线圈管地并且彼此间隔开地被布置在铁氧体磁芯上。“一体式的环形封闭的铁氧体磁芯”被理解为具有均勻的结构并且无气隙的“单层的”铁氧体磁芯。“环形封闭的”在此意味着包括任意面在内。具有一体式铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈与具有带气隙的由多部分组成的铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈相比在绕组的匝数大致相同的情况下具有相比而言更高的电感。与具有由唯一的块构成的铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈相比，带有由所粘合的铁氧体磁芯半部构成的铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈具有仅大约20%到50%的电感。电流补偿扼流圈的绕线分别具有竖着缠绕成绕组的扁丝。与直径对应于扁丝的宽度的圆丝相比，扁丝具有比圆丝更大的横截面。在扁丝与圆丝的横截面相同的情况下，利用扁丝比利用圆丝，对每绕组层能够施加(aufbringen)更多匝。与由圆丝构成的绕组相比， 具有可比较的匝数的由扁丝构成的绕组由于高填充度而具有更低的直流电阻，由此电流补偿扼流圈在相同的电流负载的情况下更不够强烈地被加热。绕线的各个匝在这种情况下被构造为使得扁丝的长边朝向彼此。通过竖着缠绕的绕线的这样的结构，仅具有数匝的绕线具有大的有效面积。由于扁绕线的大的有效面积，在绕线中在高频的情况下构造涡流。这些涡流引起绕线的串联电阻在高频时的所希望的提高(邻近效应)。在扁绕线的情况下，集肤效应比例如在由绞合线构成的绕线的情况下显著更强地表现出来，这同样以对于扼流圈期望的方式导致高频损耗。在一个实施形式中，绕线被布置在铁氧体磁芯上，使得这些绕线彼此间具有最大可能的空间间距。优选地，这些绕线被布置在铁氧体磁芯的彼此平行的区段上。在一个实施形式中，铁氧体磁芯因而具有矩形形状。绕线在一个实施形式中被布置在铁氧体磁芯的较短腿部上。如果绕组分别被布置在较短腿部上，则由此与在布置在矩形铁氧体磁芯的较长腿部上的情况相比在绕线之间达到更大的空间间距。在另一实施形式中，铁氧体磁芯具有超环面的(toroidal)形状。铁氧体磁芯优选地被构造为圆环面，其中环面的开关具有对应于圆或椭圆的基面。在具有椭圆形的开口基面的圆环面的情况下，绕线优选地被布置在环面的彼此间具有最大可能的空间间距的区段中。在带有矩形或超环面的铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈的实施形式中，因此可以达到两个绕线的大的空间间距。这引起了尽管为一体式铁氧体磁芯仍出现大约洲的主电感作为漏电感。漏电感有效地如附加的扼流圈那样起作用并且衰减正常方式干扰。矩形成形的铁氧体磁芯在这种情况下特别是极为有效的。在一个实施形式中，绕线分别具有仅仅一层。然而也可能的是，多层相叠地设置并且这些绕线优选地电并联。理想的电流补偿扼流圈优选地具有高谐振频率的绕线。为了提高谐振频率，有利的是，降低寄生电容。由于前面所描述的电流补偿扼流圈的绕线的单层结构，绕线具有实际上最小可能的寄生电容，因为涉及此处由每一匝与相邻匝一起形成的寄生电容的串联电路。为了降低常规的多层绕线的寄生电容，有利的是，绕线被划分成各个室。在常规的电流补偿扼流圈的情况下，划分成室通过在线圈管上的匝之间的相对应的间壁来实现。然而，这减小了供绕组本身可用的空间。该问题随着室的数目的增加而变强。前面所描述的带有扁绕线的电流补偿扼流圈优选地具有无线圈管的绕线结构。绕线的每匝在这种情况下都对应于一个室。绕线因此并不限于通过线圈管预给定的数目的物理室。通过具有一体式铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈的结构和通过使用单层的扁绕线实现了扼流圈的寄生电容和DC电阻的减小。而所希望的高频损耗可以通过扼流圈的该结构被最大化。在一个实施形式中，绕线被布置为使得这些绕线(在对称的电连接的情况下)具有彼此相反的缠绕方向。这些绕线优选地具有相同的匝数。在一个实施形式中，铁氧体磁芯具有电绝缘的涂层。该涂层包括例如环氧化物或聚对二甲苯。在涂层厚度小于等于0. 4mm的情况下， 这种涂层具有大于2000VKMS (RMS=均方根(root mean square)，即有效值)的击穿电压。该涂层满足防火等级UL94V-0。在一个实施形式中，带有优选地未经涂层的铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈被布置在塑料壳体中。绕组接着被布置在该壳体上。该壳体优选地引起与铁氧体磁芯的绝缘涂层相同的电绝缘。该壳体在一个实施形式中具有用于固定电流补偿扼流圈的线端部的装置。此外，给出了一种具有前面所描述的电流补偿扼流圈的电路装置，其中电流补偿扼流圈与桥式整流器串联。电流补偿扼流圈在应用电路的网络回路中例如被安装在经整流的那侧上的桥式整流器之后。但是，这些绕线也可以被安装在桥式整流器之前。优选地，电流补偿扼流圈被布线来使得在第一绕组中产生的磁通量与在第二绕组中产生的磁通量相对地指向并且这两个通量因此互补。通过安装在桥式整流器之后，通过电流补偿扼流圈的两个绕线的通过电流仅在一个方向上出现。由此，在铁氧体磁芯中，在绕线的区域中在相同的方向上出现磁场。此外，给出了一种用于制造电流补偿扼流圈的方法，其中扁丝螺旋形地被成形为绕线。预成形的螺旋形绕线被施加到所提供的环形封闭的铁氧体磁芯上，使得绕线的各匝
4相继地通过在绕线与铁氧体磁芯之间的相对转动而被翻转到铁氧体磁芯上。为了使缠绕过程变得容易，优选地铁氧体磁芯的所有边都可以被倒棱，即这些边是倾角的或是倒圆的。绕线优选地单层地被施加到铁氧体磁芯上。也可能的是，两个绕线相叠地施加并且电并联。在合适的直径的情况下，这两个绕组利用本方法也可以相叠地被翻转。在另一实施形式中，第二预成形的绕线根据前面所描述的方法被施加到铁氧体磁芯上，其中第二绕线优选地以相反的缠绕方向被施加到铁氧体磁芯上。第二绕线优选地被施加在铁氧体磁芯上，使得这两个绕线之间的空间间距尽可能大。通过前面所描述的方法优选地能将处于容易伸展的状态的扁绕线通过转动而似乎旋拧到一体式的矩形或超环面形铁氧体磁芯上。前面所描述的方法特别适于竖着缠绕的扁绕线。通过具有单层扁绕线的电流补偿扼流圈的结构不需要附加的线圈管。例如数滴例如UV硬化粘合剂就足以固定绕线的端子。对于支承板是有利的应用而言，支承板也可以与前面所描述的电流补偿扼流圈相组合。由于具有低欧姆的由扁丝构成的绕线的电流补偿扼流圈的结构，限制了电流补偿扼流圈的自加热，其中这些绕线被布置在一体式的铁氧体磁芯上。标称电流与热学上可能的并且由于铁氧体磁芯的饱和而引起的最大电流有关。在示例性实施形式中，前面所描述的电流补偿扼流圈例如具有大约27X^mm的基面和Ilmm的高度，其中扼流圈具有带有两个电感分别为ImH的绕线的矩形铁氧体磁芯。 在该实施形式中，电流补偿扼流圈例如可以被控制直至大约5A (峰值电流)。电流补偿扼流圈的漏电感在这种情况下与基于环形芯的扼流圈相比高出了大约37%。
上面所描述的主题和方法借助以下附图和实施例更为详细地予以阐述。以下所描述的附图不应理解为比例正确的。其中，
图1示出了具有铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈的第一实施形式，
图2示出了电流补偿扼流圈的铁氧体磁芯与标称电流相关的饱和的变化曲线，
图3示出了电流补偿扼流圈的实施形式的通量密度分布，
图4示出了具有电流补偿扼流圈的应用电路的电路图，
图5示出了具有预成形的绕线的封闭的铁氧体磁芯的卷绕，
图6示出了具有超环面形状的铁氧体磁芯的电流补偿扼流圈的另一实施形式。
具体实施例方式图1示出了具有矩形铁氧体磁芯2的电流补偿扼流圈1的第一实施形式。铁氧体磁芯2具有两个绕线4、5，这些绕线4、5被布置在铁氧体磁芯2的对置侧上。在另一稍后示出的实施形式中，铁氧体磁芯具有圆环面的形状。图2示出了与电流强度I相关的相对电感IVLtl的变化曲线10。在曲线图的X轴上绘制了单位为安培的电流强度I。在Y轴上给出了单位为百分比的相对电感。相对电感 L/L0说明了与在没有电流负载的情况下的电感值Ltl相比的在预给定的电流的情况下的电感。在芯材料的与场强相关的磁化的情况下，在电流补偿运行时通过该电流造成降低。根据本发明的电流补偿扼流圈在大约5. 5A的电流强度的情况下具有大约90%的相对电感。在 9A时，电流补偿扼流圈还具有为60%的相对电感。图3示出了在以标称电流供电时电流补偿扼流圈的铁氧体磁芯中的通量密度分布。在绕线M和55的区域中，出现了磁化的最大值。图4示意性地示出了应用电路的电路图中的电流补偿扼流圈。该应用电路示出了所描述的电流补偿扼流圈1，所述电流补偿扼流圈1与桥式整流器11串联。电路的结构大致对应于电网滤波器(Netzfilter)电路(线滤波器(Line filter))。在将电流补偿扼流圈1安装在桥式整流器11之后时，通过电流补偿扼流圈1的两个绕组的通过电流仅还在一个方向上出现。由此，电流补偿扼流圈1的铁氧体磁芯始终在相同的方向上被磁化。图5以绕线65示出了封闭的矩形铁氧体磁芯62的卷绕。在所示的步骤中，在铁氧体磁芯62上已经施加了第一绕线64。第二绕线65在该图中被翻转到铁氧体磁芯62上大致一半。在这种情况下，预成形的绕线65在伸展的状态下通过转动而被施加到铁氧体磁芯62上。在这种情况下，绕线65的各个匝通过在绕线65与铁氧体磁芯62之间的相对转动被“旋拧”在铁氧体磁芯62上。铁氧体磁芯62具有封闭的形状。图6示出了类似图1中所示的电流补偿扼流圈的实施形式的电流补偿扼流圈1的另一实施形式，其中在图7中的扼流圈1的铁氧体磁芯72具有超环面的形状。附图标记列表 1电流补偿扼流圈
2、52、62、72铁氧体磁芯
4,54,64 绕线
5、55、65 绕线
10扼流圈的饱和变化曲线
11桥式整流器
12、13、14电容器
15电阻
16 二极管
17地
权利要求
1.一种电流补偿扼流圈，其具有一体式的环形封闭的铁氧体磁芯(2)，所述铁氧体磁芯(2)具有至少两个分别由竖着缠绕的扁丝构成的绕线(4，5)，所述绕线(4，5)彼此间隔开地被布置在铁氧体磁芯(2)上。
2.根据权利要求1所述的电流补偿扼流圈，其中，铁氧体磁芯(2)具有矩形的或超环面的形状。
3.根据上述权利要求之一所述的电流补偿扼流圈，其中，所述绕线(4，5)分别具有仅仅一层。
4.根据上述权利要求之一所述的电流补偿扼流圈，其中，在所述两个绕线(4，5)之间彼此间遵循最大可能的空间间距。
5.根据上述权利要求之一所述的电流补偿扼流圈，其中，所述绕线(4，5)彼此对称地连接，但是彼此间具有相反的缠绕方向。
6.根据上述权利要求之一所述的电流补偿扼流圈，其中，铁氧体磁芯(2)具有电绝缘的涂层。
7.根据上述权利要求之一所述的电流补偿扼流圈，其中，绕组无线圈管地被施加在铁氧体磁芯上。
8.根据权利要求1-7之一所述的电流补偿扼流圈，其中，铁氧体磁芯被布置在壳体中并且其中绕组被布置在所述壳体上。
9.一种用于制造根据权利要求1所述的电流补偿扼流圈的方法，其中，扁丝螺旋形地被成形为绕线(64，65)，使得在扁丝的横截面上最大的直径垂直于缠绕轴线，并且其中预成形的螺旋形的绕线(65)被施加到所提供的封闭的铁氧体磁芯(62)上， 使得绕线(65)的各个匝相继地通过在绕线(65)与铁氧体磁芯(62)之间的相对转动而被施加到铁氧体磁芯上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，线单层地被施加到铁氧体磁芯(62)上。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，铁氧体磁芯被布置在壳体中并且其中绕组被施加在所述壳体上。
12.根据权利要求9-11之一所述的方法，其中，第二预成形的绕线(65)以相同的方式被施加到封闭的铁氧体磁芯(62)上。
全文摘要
给出了一种电流补偿扼流圈，所述电流补偿扼流圈具有一体式的环形封闭的铁氧体磁芯(2)。铁氧体磁芯(2)具有至少两个绕线(4，5)，所述绕线(4，5)分别包括竖着缠绕的扁丝并且例如无线圈管地并且彼此间隔开地被布置在铁氧体磁芯(2)上。
文档编号H01F27/28GK102473505SQ201080034807
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年8月6日
发明者勒尔根 B., 施托尔 K. 申请人:埃普科斯股份有限公司